Identifikace genů rezistence k nádorovitosti pomocí asociativní transkriptomiky

Abstract

Současný tlak patogenů na hospodářské plodiny představuje pro šlechtění náročné úkoly. Jedním z vážných problémů, které současné moderní šlechtění řeší, představuje nádorovitost košťálovin. Toto onemocnění způsobuje půdní biotrofní patogen Plasmodiophora brassicae. V současnosti představuje tento patogen závažné problémy pro většinu brukvovitých plodin v celosvětovém měřítku. Možnosti regulace této nemoci jsou nyní relativně omezené a z ekonomického hlediska se jeví jako jediná efektivní možnost, pěstování rezistentních odrůd. Do současné doby bylo identifikováno několik genetických zdrojů rezistence pro šlechtění, nicméně jejich použití při šlechtění do jisté míry brání neznalost principu fungování rezistence. V rámci této práce je hodnocena odolnost kolekce genotypů B. napus k nádorovitosti a následně jsou tato data použita pro dvojici analýz založených na metodách asociativní transkriptomiky sloužící k nalezení selekčních markerů a příčinných genů. Při hodnocení reakce 250 genotypů ve variabilní kolekci B. napus byl použit směsný patotyp nádorovitosti ECD 17/31/31. Výsledkem tohoto testování bylo nalezení 46 rezistentních genotypů, jejichž index napadení (DI) převyšoval hodnotu 80. Pro 245 genotypů byla získána RNAseq data ze sekvenování jejich transkriptomů. V těchto datech byly identifikovány SNP markery a expresní profily genů, které byly následně použity ve dvou asociativních analýzách. V prvním případě byla na základě 256 397 SNP markerů provedena SNP asociační analýza. Výsledkem této analýzy bylo nalezení 86 SNP markerů, které byly lokalizovány do 9 různých oblasti na šesti chromozomech. Tyto rezistentní lokusy byly pojmenovány podle jejich polohy jako BnA01_0308, BnA02_0265, BnA02_0286, BnA03_0186, BnA03_0263, BnA08_0009, BnC02_0414, BnC07_0238 a BnC07_0421. V rámci těchto oblastí bylo nalezeno 392 genů. V případě druhé asociační analýzy byly použity expresní profily 53 889 genů B. napus, které vykazovaly určitou míru změny exprese mezi jednotlivými genotypy. Samotná analýza hodnotila míru asociace mezi expresními profily a DI. Na základě této analýzy bylo nalezeno 19 asociovaných genů. V posledním kroku byly provedeny anotační analýzy GO, InterPro a anotace na základě podobnosti s geny Arabidopsis thaliana pro geny, které byly výsledkem předchozích asociačních analýz. Na základě těchto dat bylo vybráno 82 kandidátních genů zapojujících se do odolnosti proti nádorovitosti košťálovin. Tyto výsledky představují užitečné informace jak pro samotné šlechtění identifikací asociovaných SNP markerů použitelných pro šlechtění odolných odrůd, tak pro pochopení samotného principu rezistence u B. napus.